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LISTES DES PROGRAMMES
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ANR NANOSOIE
Début Dec 2007 (3 ans)
"Nanomécanique de fibres & films de soie."
Les fibres naturelles sont des nanomatériaux parmi les plus sophistiqués. Fortement concurrencées par la chimie de synthèse, ces fibres offrent, par opposition aux fibres synthétiques, les possibilités d'un développement durable, en particulier selon des filières hybrides combinant ressources naturelles et nouvelles technologies. Les équipes associées avec leurs compétences complémentaires en biologie/génétique (Unité Séricicole INRA), en chimie/spectroscopie (LADIR CNRS-UPMC) et en mécanique/modélisation (Centre PM Four, ENSMP) proposent en combinant les outils micromécaniques et les spectroscopies de vibration d'expliciter le rôle de l'organisation hiérarchique depuis l'échelle nanométrique sur les mécanismes de rupture et de fatigue de fibres et membranes de soie. L'étude de la soie, la biofibre la plus cristalline, est une étape indispensable pour accéder à la compréhension du comportement de fibres plus complexes comme les fibres végétales ou les muscles ou ligaments. Les travaux effectués à l'étranger concernent principalement l'analyse structurale (diffraction RX & Synchrotron) et quelques mesures micromécaniques simples. Dans le travail proposé, une comparaison sera faite entre diverses soies (vers à soie domestique ou sauvage, araignées) mais aussi entre des fibres de soie plus ou moins anciennes afin de proposer une méthode de contrôle de l'état de dégradation des textiles anciens. Les matériaux (sélection de fibres de soies domestiques et sauvages) seront analysés à différentes étapes de leur mise en forme, depuis la sortie de la glande (« in vivo ») à la matière « finale » sous forme de fibres teintes ou de films obtenus par régénération (« peau artificielle ») afin de caractériser les relations entre les propriétés mécaniques (processus de rupture, fatigue) et la structure à différentes échelles, en tenant compte de la vitesse de sollicitation, faible ou rapide, une des propriétés spécifiques supposée des fibres naturelles étant leur haute résistance en dynamique, y compris cyclique (fatigue). L'influence de l'environnement notamment l'humidité ainsi que les transformations se produisant lorsque le fil de soie sort de la glande du Bombyx vivant seront étudiées. L'objectif final sera, à partir de la compréhension de la microstructure jusqu'à l'échelle moléculaire, d'extrapoler les techniques et modèles développés à d'autres fibres en particulier végétales ou à d'autres matériaux régénérés et à d'autres problématiques comme par exemple l'étude de soies obtenue par génie génétique.
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ANR FTID
Début 2007 (3 ans)
"Rovibrational Spectroscopy at Synchrotron Facilities with Two Color Photoionisation IR-VUV : a Feasability Study."
Le projet a pour objectif à long terme la mise au point d'un nouveau dispositif pour l'observation, à haute résolution, du spectre d'absorption rovibrationnel ou rovibronique de molécules dans une détente supersonique. Le refroidissement important causé par une détente adiabatique d'un gaz rare fournit un milieu idéal pour l'étude de molécules flexibles ou comportant de nombreux niveaux de vibration de basse énergie, pour l'étude de molécules réactives et intermédiaires réactionnels ou l'étude de complexes ou agrégats faiblement liés. La spectroscopie infrarouge rovibrationnelle est particulièrement adaptée, car elle réunit à la fois le caractère d'applicabilité générale et la richesse d'information structurale.
Nous proposons de tirer partie d'un avantage présent seulement dans un centre de rayonnement synchrotron, qui est de pouvoir combiner photons IR et VUV, produits de façon synchrone sur un large domaine d'énergie, pour mettre au point un instrument permettant d'effectuer une photoionisation à deux couleurs IR-VUV. Cette méthode serait, par essence, applicable à tout système polyatomique et combinerait les sensibilité et sélectivité de la spectrométrie de masse, aux facultés traditionnelles de la spectroscopie par Transformée de Fourier : grand domaine spectral et haute résolution (HR).
Pour réaliser ce projet, nous souhaitons tirer partie de l'instrumentation développée sur la ligne AILES du synchrotron SOLEIL(Saclay, France) couplant un interféromètre IR au rayonnement synchrotron. Cet équipement permettra de combiner les avantages de brillance et de flux accrus de cette source à la grande couverture spectrale d'un interféromètre Bruker 125HR (0.001-1 eV domaine spectral, résolution 0.001 cm-1). Nous proposons de coupler à cet ensemble un dispositif d'extraction et de sélection des photons UV dans le domaine 6-12 eV. l'énergie des photons VUV sera ajustée dans un intervalle de quelques dixièmes d'eV pour rester inférieure, par quelques centièmes d'eV, au seuil d'ionisation des molécules considérées. Ensuite, dans un jet moléculaire de dimension modeste, seront focalisés les faisceaux IR modulé de l'interféromètre et UV pour photoioniser juste au dessus du seuil les espèces étudiées.
Notre objectif, à terme, est la réalisation d'un nouvel instrument, ouvert à toute la communauté scientifique mais, au vu des difficultés techniques à surmonter et du coût de l'instrumentation sur synchrotron, il paraît nécessaire de valider la méthode en démontrant concrètement son caractère opérationnel. Dans un premier temps, la fabrication d'un montage de jet moléculaire, d'optique et de détection ionique fonctionnant sur l'interféromètre HR de AILES mais utilisant une source VUV de laboratoire sera tentée. En choisissant une molécule spécialement pour satisfaire la condition de résonance EI = EIR + EUV, ce test n'a pas l'applicabilité générale qu'aurait le rayonnement synchrotron, mais le but de cette étape sera de prouver la possibilité d'exploiter les principes de l'interférométrie à la détection d'un signal ionique et non optique. Dans un second temps, une étude de modélisation de l'optique permettra d'estimer précisément les coûts de développement et les flux attendus avec l'extraction du rayonnement VUV sur synchrotron. Après analyse de ces caractéristiques, il sera possible d'évaluer ce que nous pouvons attendre en terme de sensibilité et les coûts de développement.
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ANR CELEVA - PAN-H
Date d'obtention : novembre 2006 (3 ans)
"Etude et développement d'un assemblage électrode/électrolyte protonique avec réalisation d'une cellule d'hydrolyse de la vapeur prototype."
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L'électrolyse de l'eau à haute température pourrait être une technique souple et non polluante de production de l'hydrogène (H2), vecteur énergétique du futur.
Une centrale nucléaire est susceptible de fournir simultanément la chaleur et l'électricité nécessaires.
Avec les filières existantes le procédé est limité par la dégradation des matériaux au-delà de 800°C, température requise par l'électrolyte utilisé, la zircone stabilisée à l'yttrium, dont la conductivité O2- n'est suffisante qu'au-delà de 750°C/800°C. Des études technico-économiques récentes montrent qu'à ces températures, le coût d'une installation industrielle nécessitant des matériaux très spéciaux serait prohibitif. Les céramiques type perovskite*,**, conducteurs protoniques , avec des conductivités acceptables vers 500/600°C offrent une voie alternative à priori beaucoup plus économique. Le projet Celeva a pour objectif la validation et la mise au point d'un cœur d'électrolyseur fonctionnant à 500-600°C. Il fait suite à une ACI Maleva*** et de travaux effectués au Ladir avec le support de Framatome-AREVA-NP.
Les points clés du projet CELEVA sont
La définition et la réalisation d'une membrane céramique perovskite, étanche à l'hydrogène mais conduisant bien après un dopage approprié, apte à être cyclée. La définition et la réalisation d'électrodes à base de matériaux à texture contrôlée favorisant le transfert électronique, les échanges avec les milieux et ayant de faibles surtensions grâce à l'élaboration d'une structure poreuse. La compréhension des mécanismes de conduction et de vieillissement de la membrane et des électrodes, domaines quasiment inexplorés. La mise au point de l'assemblage électrolyte/électrode avec une bonne densification de l'électrolyte à l'interface électrode/électrolyte pour éviter l'électrolyse interne et minimiser les résistances de contact tout en conservant une bonne résistance thermomécanique.
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Hydrogen perovkiste structure
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L'objectif principal du ladir est, par une analyse Raman in-situ (en autoclave au travers d'un hublot avec un système déporté à tête optique liée par fibre à un spectromètre haute sensibilité) et ex-situ IR/Raman/dilatométrie dans un premier temps puis par diffusion de neutron (in et ex situ) d'expliciter les changements structuraux et les processus de conduction protonique dans la membrane et au contact des électrodes à haute température.
* PROTON CONDUCTORS, Ph. COLOMBAN Editeur., Cambridge University Press 1992, 600pp.
** Double Perovskites with Oxygen Structured Vacancies: Raman Spectra, Conductivity and Water Intercalation, Ph. Colomban et al., Solid State Ionics 145 (2001) 339-347.
Phase Relations During Water Incorporation in The Oxygen And Proton Conductor Sr6Ta2O11, I. Animitsa, A. Nieman, S. Titova N. Kochetova, Ph. Colomban et al., Solid State Ionics 156 [1-2] (2003) 95-102.
States of H+-containing Species and Proton Migration Forms in Hydrated Niobates and Tantalates of Alkaline-Earth Metals with a Perovskite-Related Structure, I. Animitsa, T. Denisova, A. Nieman, A. Nepryahin, N. Kochetova, N. Zhuraviev, Ph. Colomban , Solid State Ionics 162-163 (2003) 73-81.
*** Synthesis and characterisation of proton conducting ceramic membranes, S. Willemin, O. Lacroix, B. Sala, Ph. Colomban, A. Julbe, A. Ayral, H. Takenouti, J.-P. Py, Desalination, 200 [ 1-3] (2006) 92-94.
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ANR-05-POGM-002
Date: du 01-01-2006 au 31-12-2007
"Rémanence de la protéine Bt dans le sol : détection et modification de la structure à l'état adsorbé."
Coordinateur du projet : STAUNTON Siobhan
Laboratoire : Rhizosphère et Symbiose (R & S)
Agro Montpellier, INRA, Campus ENSA-INRA 2, Place Pierre VIALA, 34060 Montpellier Cedex 1
Près de 20% des plantes transgéniques cultivées commercialement synthétisent la toxine protéique Bt issue de la bactérie du sol Bacillus thurigiensis. Au vu du caractère récent et de l'extension rapide de ces cultures, les risques associés à la libération de ces toxines dans le sol sont encore très mal évalués. Comme pour d'autres protéines, on peut s'attendre à ce que la protéine Bt s'adsorbe fortement et en partie irréversiblement sur le sol, que cette adsorption soit accompagnée de modification de structures et donc des propriétés biochimiques. Notre projet est donc d'étudier les mécanismes qui déterminent l'adsorption, la désorption et la durée de vie de la toxine Bt sur des surfaces minérales simplifiées.
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ANR NCPMOL
Date d'obtention : décembre 2005 (3 ans)
"Non-conservation de la parité moléculaire".
Trond Saue
Laboratoire de Chimie quantique et Modélisation moléculaire-UMR 7551 CNRS-Université Louis Pasteur (Strasbourg)
Jeanne Crassous
Laboratoire de Chimie de l'ENS Lyon- UMR 5182 CNRS
Thérèse Huet
Laboratoire de Physique des Lasers, Atomes et Molécules-UMR 8523 CNRS-Université Lille 1
Pierre Asselin
Laboratoire de Dynamique, Interactions et Réactivité-UMR 7075 CNRS-Université Pierre et Marie Curie
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Le projet a pour objectif central de réaliser la première observation d'un effet de violation de la parité dans les molécules.
Un travail impliquant cinq groupes aux compétences complémentaires sera mis en œuvre.
Le choix et la synthèse de la molécule candidate seront réalisés grâce à
une interaction entre des chimistes spécialistes de la synthèse chirale et des chimistes quantiques spécialistes de la non-conservation de la parité (NCP).
Un travail de spectroscopie à haute résolution dans les domaines micro-onde et infrarouge sera réalisé
par deux autres groupes ce qui passera par la production d'un jet supersonique de molécules qui, dans les conditions usuelles, sont à l'état solide.
Ces travaux seront mis à profit pour mesurer la différence de fréquences entre les résonances des énantiomères
de la molécule retenue à l'aide d'une expérience de franges de Ramsey à deux photons sur jet moléculaire.
Cette différence de fréquence sera la signature de l'effet NCP.
Nous attendons que la résolution spectrale visée de 50 Hz permette d'atteindre une précision dans l'écart
de fréquence meilleure que 0.1 Hz alors que l'effet estimé est supérieur à 1 Hz.
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Les chercheurs impliqués (Pierre Asselin, Pascale Soulard) réaliseront un jet moléculaire
continu de molécules organométalliques qui, dans les conditions usuelles, sont à l'état solide.
Pour cela, ils utiliseront l'une des deux méthodes parmi les mieux adaptées à la vaporisation de composés solides à haut point de fusion,
à savoir l'ablation laser ou la sublimation par chauffage. La spectroscopie infrarouge à 10 et 5 µm (longueurs d'ondes conditionnées
par l'emploi de lasers CO2 pour le test de NCP) sur une vibration métal-oxygène (actuellement l'élongation Re-O) sera réalisée
de façon à mesurer à haute résolution les raies de vibration-rotation des molécules.
Une première analyse rovibrationnelle permettra d'identifier les raies de faible valeur de J les plus intenses en vue du test NCP.
Elle servira de guide à l'équipe du LPL de Villetaneuse pour une recherche systématique dans les régions spectrales où
des transitions à deux photons pourraient être identifiées avant qu'un test de violation de parité puisse être réalisé.
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LADIR
